Relativité et fluctuations du vide

[invite499b16d5]

Bonjour à tous,
Un problème se pose à mon esprit et appelle une réponse non ambigüe.
Des particules virtuelles d'énergie E peuvent naître du vide si elles ne durent qu'un temps dt tel que E< hbar/dt et leur existence va causer par exemple le décalage de Lamb sur les raies d'un atome.
Mais, à cause de la relativité, si je me déplace à grande vitesse par rapport à cet atome, pour moi cet intervalle dt laissé aux particules pour exister va être beaucoup plus long. Je suppose qu'il faut en déduire que l'énergie permise est nettement moins grande, et donc, en toute rigueur, le décalage de Lamb devrait être plus faible observé de mon référentiel. Notamment, cela devrait s'observer en astrophyique dans les raies des quasars (une fois la correction du redshift effectuée). Est-ce le cas, ou fais-je fausse route?
-----

[invite499b16d5]

Je suppose que c'est stupide, et que l'effet Lamb implique seulement le référentiel de l'atome, puisqu'il s'agit d'une auto-interaction.
Mais comme il fait intervenir le vide, qui, a priori n'a aucune raison de se déplacer, peut-être qu'un atome qui s'y déplace ressent une différence (je suis conscient que je fais ici une assimilation implicite du vide à une sorte d'éther... mais comment faire autrement?)

La Relativité nous appris qu'il n'y a pas besoin d'éther, mais ensuite la MQ est venue nous dire qu'il existe le vide, et que celui-ci déborde d'activité. Est-il réellement possible qu'une particule puisse se déplacer à travers toute cette activité sans ressentir aucun effet de viscosité? Ou faut-il voir les particules virtuelles comme animées de toutes les vitesses à la fois, leur permettant de s'associer avec le premier électron qui passe, quelle que soit sa vitesse ou sa direction?
Et si on répond qu'un photon n'a pas de référentiel, n'existe-t-il pas des particules virtuelles massives?

[invite7ce6aa19]

Est-ce le cas, ou fais-je fausse route?

Bonjour,

Tu fais fausse route dés le départ.

1- Une particule virtuelle d'énergie E ne vaut rien dire (du moins en MQ).

2- Le Lamb Shift est due en partie et en partie seulement à la polarisation électronique du vide. Cette polarisation écrante légerement le potentiel coulombien qui ne suit plus la loi en 1/r. la symétrie O(4) de l'atome d'hydrogène lié à la loi en 1/r est brisée, le groupe devient O(3), et donc provoque des levées de dégenerescence dont le décalage de Lamb.

Rappel: On ne peut pas comprendre la physique, même qualitativement, par concaténation de mots vocabulaires. Pour comprendre la QED et ses effets il faut bien comprendre la MQ de base et la RR.

Les particules virtuelles ne sont pas un concept physique, j'ai expliqué cela au moins 35 fois sur Futura. C'est un jargon technique de physique mathématique lié au techniques de calculs de perturbation. En principe on pourrait imaginer des traitements non perturbatifs ce qui élimine d'emblée toute notion de perturbation et donc de particules virtuelles.

En très court les particules virtuelles çà n'existe pas.

[invite499b16d5]

En très court les particules virtuelles çà n'existe pas.

Bonjour, et merci pour ta réponse,
mais je suis plutôt surpris de cette réponse, surtout de ta part! J'ai du mal à croire que le vide ne soit qu'un artifice de calcul!
Tu le dis toi-même, il y a bien "quelque chose" (sous-entendu physique) qui écrante le potentiel coulombien.
Les relations de Heisenberg, qui autorisent précisément la création momentanée de particules, ne sont-elles qu'un artifice de calcul elles aussi?
En bref, tu me dis que toute l'activité du vide dont on peut mesurer les effets n'existerait même pas si on pouvait travailler mathématiquement autrement qu'en perturbation? C'est moi qui n'y comprends rien, ou c'est le dernier concept révolutionnaire?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite7ce6aa19]

Bonjour, et merci pour ta réponse,
mais je suis plutôt surpris de cette réponse, surtout de ta part! J'ai du mal à croire que le vide ne soit qu'un artifice de calcul!
Tu le dis toi-même, il y a bien "quelque chose" (sous-entendu physique) qui écrante le potentiel coulombien.

Le vide quantique existe et il est muni de propriétés mesurables et cela ne soufre d'aucun mystère.

Quand on calcul le spectre d'énergie d'un atome, par exemple, il y a toujours un état quantique de plus basse énergie que l'on appelle l'état fondamental et que l'on note |0>.

Quand on calcul le spectre d'énergie du champ électromagnétique on trouve également des niveaux d'énergie. Parmi ces niveaux il y a un de plus basse énergie qui est donc l'état fondamental et que l'on note également par |0>. En plus comme il n y a de "particules" on le nomme par état du vide. Il s'agit donc d'un vide de particules ce qui n'empèche que cet état possède des propriétés mesurables comme tous les états quantiques et notamment comme tous les états de plus basses énergie.

Nota: Comme le champ électromagnétique classique possède plusieurs modes k1,....kn etc.. un état doit se noter |k1>*|k2>...|kn> donc le vide est en fait plutôt |0>*|0>.....|0> repété n fois.

Les relations de Heisenberg, qui autorisent précisément la création momentanée de particules, ne sont-elles qu'un artifice de calcul elles aussi?

Les inégalités d' Heisenberg n'autorise rien du tout.

Elles consistent à dire qu'un système ne peut pas être dans un état qui soit à la fois vecteur propre de 2 opérateurs qui ne commutent pas. Cela veut dire concrètement qu'un système A en interaction avec B ne peut pas être dans un état propre de HA cad avoir une énergie bien définie aussi longtemps qu'il interagit avec B. C'est ce que traduit le jargon des photons virtuels.

En bref, tu me dis que toute l'activité du vide dont on peut mesurer les effets n'existerait même pas si on pouvait travailler mathématiquement autrement qu'en perturbation?

Le vide a bel et bien des propriétés puisque c'est l'état fondamental de quelquechose. Par exemple l'effet Casimir est bien une propriété manifestée par le vide électromagnétique mais ce n'est pas due aux photons des fluctuations du vide comme souvent raconté dans la vulgarisation et hélas trop souvent sur Futura. Ce qui fluctue dans ce cas ce n'est pas l'énergie (donc le nombre des photons est nul à T = 0) mais le champ électromagnétique.

C'est moi qui n'y comprends rien, ou c'est le dernier concept révolutionnaire?

Tu es tout simplement victime, comme beaucoup d'autres, de la vulgarisation bas de gamme.

[invite499b16d5]

Merci pour ces explications que j'essaie tant bien que mal d'assimiler. Mais je suis très troublé. Depuis 40 ans que j'en entends parler, j'avais toujours tenu pour établi qu'un champ électromagnétique était composé nécessairement de photons. Il va falloir que je rafraichisse ça!

[invite7ce6aa19]

Merci pour ces explications que j'essaie tant bien que mal d'assimiler. Mais je suis très troublé. Depuis 40 ans que j'en entends parler, j'avais toujours tenu pour établi qu'un champ électromagnétique était composé nécessairement de photons. Il va falloir que je rafraichisse ça!

je n'ai jamais dit que le champ électromagnétique n'était pas composé de photons.

Les énergies quantifiées du champ électromagnétique sont:

E = n (h.w + 1/2)

où n est le nombre de photons réels (les seuls qui existent).

Pour n= 0 il n' y a plus de photons mais le champ électromagnétique est dans son état fondamental avec une énergie rigoureusement fixe bien déterminée:

E = 1/2.h.w

[invite499b16d5]

je n'ai jamais dit que le champ électromagnétique n'était pas composé de photons.

D'après ce que j'ai pu glaner sur internet, il est dit que le champ dans son état fondamental ne met pas en jeu de photons, et c'est similaire à ce que tu dis. D'autre part, il est dit aussi (http://www.librecours.org/documents/4/490.pdf, très bon cours assez lisible et assorti de pas mal d'exemples numériques) que cette énergie est infinie.
Questions: d'où vient ce 1/2 et que représente-t-il? Comment se fait-il que 1/2.h.omega (je suppose qu'il s'agit d'une pulsation) puisse être infini? Ce ne sont sûrement ni 1/2 ni h qui le sont. Est-ce omega?

PS non, ce n'est pas là, c'est ici http://books.google.fr/books?id=LvBc...um=4#PPA189,M1 qu'il est parlé d'une énergie infinie

[invitee57d2d28]

Bonjour,

En très court les particules virtuelles çà n'existe pas.

Je te trouve bien tranché ! Quid de l’effet Unruh ou de la radiation Hawking ? (à part que l’on n’a observé ni l’un ni l’autre)

[invite499b16d5]

Je te trouve bien tranché ! Quid de l’effet Unruh ou de la radiation Hawking ? (à part que l’on n’a observé ni l’un ni l’autre)

Diable, je ne connaissais pas cet effet Unruh...

Il prédit qu'un observateur en mouvement uniformément accéléré observera un rayonnement de corps noir, là ou un observateur dans un référentiel galiléen n'en verra pas. Autrement dit, l'observateur en mouvement uniformément accéléré se retrouvera dans un environnement chaud à une température T.

Je sens qu'on va crier au sacrilège, mais ce truc-là, joint à l'idée d'une expansion accélérée de l'Univers, ne pourrait-il pas rendre compte du CMB ??